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模块综合试卷
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。下列表述符合物理学史实的是 (　　)
A.汤姆孙为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论
B.爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说
C.贝可勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核是由质子和中子组成的
D.玻尔大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性
答案　B
解析　普朗克第一次提出了能量量子化理论，A错误；爱因斯坦通过光电效应现象，提出了光子说，B正确；贝可勒尔没有发现质子和中子，C错误；德布罗意大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性，D错误。
2.下列说法正确的是 (　　)
A.云母片沿各个方向上的导热性能是不相同的，叫作各向同性
B.毛细现象是液体的浸润(或不浸润)与表面张力共同作用的结果
C.两端开口的细玻璃管竖直插入水中，管内水面与管外水面一定是相平的
D.彩色液晶显示器能够显示彩色，是因为液晶的光学性质具有各向同性的特点
答案　B
解析　云母片沿各个方向上的导热性能是不相同的，叫作各向异性，选项A错误；毛细现象是液体的浸润(或不浸润)与表面张力共同作用的结果，选项B正确；两端开口的细玻璃管竖直插入水中，由于毛细现象，且水浸润玻璃，则管内水面比管外水面高，选项C错误；彩色液晶显示器能够显示彩色，是因为液晶的光学性质具有各向异性的特点，选项D错误。
3.关于原子结构、原子核的组成与性质的认识，下列说法正确的是 (　　)
A.光电效应现象说明了光具有粒子性，康普顿效应说明了光具有波动性
B.结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
C.氢原子吸收或辐射光子的频率条件是hν=En-Em(mD.β衰变中释放的电子是原子的核外电子电离产生的
答案　C
解析　光电效应现象说明光具有粒子性，康普顿效应也说明了光具有粒子性，故A错误；比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故B错误；氢原子吸收或辐射光子的频率条件是hν=En-Em(m4.(2023·深圳市高二期中)关于分子动理论，下列说法正确的是(　　)
A.图甲中，状态① 的温度比状态②的温度低
B.图甲中，两条曲线如果完整，下方的面积不相等
C.由图乙可知，当分子间的距离从r2逐渐减小为r1时，分子力做正功
D.由图乙可知，当分子间的距离从r2逐渐减小为r0时，分子势能不断减小
答案　D
解析　由题图甲知，①中速度大的分子占据比例较大，说明①对应的平均动能较大，故①对应的温度较高，故A错误；由题图甲可知，在两种不同情况下曲线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，故B错误；由题图乙可知，当分子间的距离从r2逐渐减小为r1时，分子力先为引力后为斥力，分子力先做正功再做负功，故C错误；当分子间的距离从r2逐渐减小为r0时，分子力为引力，分子力做正功，分子势能不断减小，故D正确。
5.(2024·广东省模拟)我国造船厂正式发布全球首型、世界最大核动力集装箱船型设计，它采用了第四代钍基堆型熔盐反应堆，具有更高的安全性、更少的核废料、更长的使用寿命和更广泛的能源应用前景。在该反应堆中，钍Th)核经过一系列的衰变最终变成了铅Pb)核，下列说法正确的是 (　　)
A.钍核包含有90个质子和140个中子
B.钍核的比结合能大于铅核的比结合能
C.钍核衰变为铅核经历了6次α衰变和4次β衰变
D.钍核衰变为铅核需要吸收能量
答案　C
解析　钍核包含有90个质子，而其质量数等于质子数与中子数之和，则可知其中子数为232-90=142(个)，故A错误；铅核比钍核稳定，因此钍核的比结合能小于铅核的比结合能，故B错误；钍核变为铅核，核子总数减少了24，说明发生了6次α衰变，同时将导致质子数减少12，实际质子数减少了8，说明还发生了4次β衰变，故C正确；钍核为天然放射性元素，其能自发进行衰变，而自发进行的衰变反应都是释放核能的反应，故D错误。
6.太阳发射出的高能带电粒子击穿大气层，并与大气中的分子和原子相碰撞，使被撞击的分子和原子处于激发状态，恢复常态时，其激发的能量就以光能的形式发射出来，从而形成了绚丽多彩的极光。受大地磁爆影响，2023年12月1日北京上空罕见地出现了极光，已知此次出现的深红色极光波长约为630 nm，真空中的光速为3×108 m/s，则 (　　)
A.极光是由分子和原子从高能级向低能级跃迁时产生的
B.大气层中的分子和原子可以吸收任意大小的能量发生跃迁
C.深红色极光的频率约为4.8×1011 Hz
D.对极光进行光谱分析可以推测太阳的物质组成
答案　A
解析　根据题意可知，极光是由分子和原子从高能级向低能级跃迁时产生的，故A正确；由玻尔原子理论可知，大气层中的分子和原子只能吸收特定大小的能量发生跃迁，而不是任意大小的能量，故B错误；根据题意，由公式c=λν可得，深红色极光的频率约为ν== Hz≈4.8×1014 Hz，故C错误；对极光进行光谱分析可以推测地球大气的物质组成，无法推测太阳的物质组成，故D错误。
7.(2023·广州市高二期中)一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到状态a，其p-T图像如图所示，则该气体 (　　)
A.在状态a的内能小于在状态b的内能
B.在状态a分子的密集程度大于在状态b的密集程度
C.在a→b→c过程中，外界对气体做功为0
D.由状态a经历三个过程后再回到状态a的过程中，气体从外界吸热
答案　D
解析　状态a与状态b的温度相同，理想气体忽略分子势能，则内能相同，故A错误；状态a到状态b温度不变，压强增大，则体积减小，所以在状态a分子的密集程度小于在状态b的密集程度，故B错误；
在a→b过程中，体积减小，外界对气体做功为Wab=(Va-Vb)，在b→c过程中，压强不变，温度升高，则体积增大，外界对气体做功为Wbc=-pb(Vc-Vb)，在c→a过程，体积不变，外界对气体做功为零，则有Va=Vc，由于0，即气体从外界吸热，故D正确。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8.(2021·天津卷)列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关，车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振，空气弹簧主要由活塞、气缸及内封的一定质量的气体构成。上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振动，上下乘客时气缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换。若气缸内气体视为理想气体，在气体压缩的过程中 (　　)
A.上下乘客时，气体的内能不变
B.上下乘客时，气体从外界吸热
C.剧烈颠簸时，外界对气体做功
D.剧烈颠簸时，气体的温度不变
答案　AC
9.a、b两种可见光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系如图甲所示。图乙为氢原子能级图，已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间，下列说法正确的是 (　　)
A.a光的波长比b光的大
B.a光的光子动量比b光的光子动量大
C.若a光是从n=4跃迁到n=2能级时发出的光，则b光可能是从n=3跃迁到n=2能级时发出的光
D.用大量的E=12.5 eV的电子去轰击基态的氢原子，最多只能得到一种可见光
答案　AD
解析　在题图甲中，与b光相比a的遏止电压更低，根据hν-W0=eUc可知a光的光子频率更低，又由于c=λν可知a光的波长比b光的大，故A正确；p=，由于a光的波长比b光的大，因此a光的光子动量比b光的光子动量小，故B错误；从n=4跃迁到n=2能级时发出的光子的能量E42=［-0.85-(-3.40)］eV=2.55 eV，从n=3跃迁到n=2能级时发出的光子的能量E32=［-1.51-(-3.40)］eV=1.89 eV，由于a光的光子频率低，能量小，而E42>E32，因此若a光是从n=4跃迁到n=2能级时发出的光，则b光不可能是从n=3跃迁到n=2能级时发出的光，C错误；用E=12.5 eV的电子去轰击基态的氢原子，由于ΔE41=-0.85 eV-(-13.6 eV)=12.75 eV>E，则电子可获得的能量最多可以跃迁到n=3的能级，向低轨道跃迁时，最多产生3种不同频率的光，3种光子的能量分别为
ΔE1=E3-E2=-1.51 eV-(-3.40 eV)=1.89 eV，
ΔE2=E2-E1=-3.40 eV-(-13.6 eV)=10.2 eV，
ΔE3=E3-E1=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV，
其中ΔE1对应的是可见光，故D正确。
10.如图所示，粗细相同、导热良好的薄壁U形管左管开口竖直向上，管中装有水银，左管内水银面比右管内水银面高Δh=4 cm，左管内水银面到管口的距离h1=44 cm，右管内封闭的空气柱长度h2=22 cm。现用横活塞把开口端封住，并缓慢推动活塞，使左、右管内水银面平齐。已知大气压强恒为p0=76 cmHg，活塞可沿左管壁无摩擦地滑动，推动过程中气体温度始终不变，下列说法正确的是 (　　)
A.左管内水银面向下移动的距离为2 cm
B.活塞向下移动的距离为6 cm
C.稳定后右管中气体的压强为88 cmHg
D.稳定后固定活塞，若环境温度缓慢降低，则左管内水银面逐渐高于右管内水银面
答案　AC
解析　根据题意可知，两管粗细相同，初状态时左管内水银面比右管内水银面高Δh=4 cm，末状态时左、右管内水银面齐平，则左管内水银面向下移动的距离和右管内水银面向上移动的距离相等，均为2 cm，故A正确；根据题意可知，两管粗细相同，设管的横截面积为S，右管中气体初状态的压强为p1=p0+ρgΔh=80 cmHg，体积为V1=h2S，设末状态气体压强为p1'，体积为V1'=(h2-)S，由玻意耳定律有p1V1=p1'V1'，解得p1'=88 cmHg，由于末状态左、右管内水银面齐平，则末状态左管内气体压强为p2'=p1'=88 cmHg，设活塞向下移动的距离为Δh'，则体积为V2'=(h1+-Δh')S，由玻意耳定律有p0h1S=p2'(h1+-Δh')S，解得Δh'=8 cm，故B错误，C正确；假设环境温度降低后，水银面不变化，则两部分气体均做等容变化，Δp=p，由于稳定后左、右管内气体压强相等，温度相同，则温度降低，两管内压强减少量相等，则左、右管内气体压强仍相等，水银面不变，故D错误。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11.(8分)在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中，小娜和小问同学组成的小组具体操作如下：
①取纯油酸0.1 mL注入500 mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到500 mL的刻度为止，摇动容量瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；
②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到1.0 mL为止，共滴了25滴；
③在边长约30 cm的浅盘内注入约2 cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴油酸酒精溶液，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，可以清楚地看出油膜轮廓；
④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油膜的轮廓；
⑤将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，可以数出轮廓范围内小方格的个数，小方格的边长为L=1 cm。
(1)(2分)根据该小组的实验数据，可估算出油酸分子的直径约为　　　　 m(结果保留一位有效数字)。
(2)(4分)某次实验时，小娜同学滴下油酸酒精溶液后，痱子粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案，导致油膜没有充分展开。
①出现该图样的可能原因是　　　　(选填选项前的字母)。
A.浅盘中装的水量太多
B.痱子粉撒得太多，且厚度不均匀
C.浅盘太小导致油酸无法形成单分子层油膜
②若用此油膜作为依据进行估测，则最终的测量结果将　　　　(选填“偏大”“偏小”或“无影响”)，经过评估，该小组决定重做实验。
(3)(2分)实验中总会有各种意外，小问同学就在实验时细心地发现三位同学各有一个操作失误，其中导致最后所测分子直径偏大的是　　　　(选填选项前的字母)。
A.甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点
B.乙同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器取一滴溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的粗
C.丙同学计算油膜面积时，把所有半格左右的油膜都算成了一格
答案　(1)7×10-10　(2)①B　②偏大　(3)A
解析　(1)依题意，一滴溶液中纯油酸的体积为V=× mL=8×10-6 mL，单分子层油膜的面积为S=116×1×10-4 m2=1.16×10-2 m2，
油酸分子直径约为d=≈7×10-10 m
(2)①出现该图样的可能原因是痱子粉撒得太多，且厚度不均匀，故选B。
②依题意，油膜没有充分展开，对应的油膜面积偏小，根据d=，可知最终的测量结果将偏大。
(3)甲同学不小心把酒精倒多了一点，会导致油酸浓度比计算值小了一些，算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积比实际值大，由d=，可得最后所测的分子直径偏大，故A正确；乙同学拿错的注射器的针管比原来的粗，一滴油酸酒精溶液的实际体积变大，一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积变大，对应的油膜面积S变大，但体积V还是按原来细的算，由d=，可得最后所测的分子直径偏小，故B错误；丙同学把所有半格左右的油膜都算成了一格，计算出的油膜的面积S偏大，由d=，可得最后所测的分子直径偏小，故C错误。
12.(10分)(2023·东莞市高二期末)某实验小组用如图甲所示装置探究气体做等温变化的规律。已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部(未在图中标明)。从压力表上读取空气柱的压强，从注射器旁的刻度尺上读取空气柱的长度。
(1)(3分)实验时，为判断气体压强与体积的关系，　　　(填“需要”或“不需要”)测出空气柱的横截面积；
(2)(3分)关于该实验，下列说法正确的是　　　　；
A.为避免漏气，可在柱塞上涂抹适量润滑油
B.实验中应快速推拉柱塞，以免气体进入或漏出注射器
C.为方便推拉柱塞，应用手握紧注射器再推拉柱塞
D.柱塞移至某位置时，应快速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值
(3)(4分)测得注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后，以p为纵轴、为横轴，作出图像如图乙所示。图像向下弯曲的可能原因有　　　　。
A.实验过程中有进气现象
B.实验过程中有漏气现象
C.实验过程中气体温度降低
D.实验过程中气体温度升高
答案　(1)不需要　(2)A　(3)BC
解析　(1)横截面积相同，每一次体积的改变，只需要比较空气柱长度的变化即可，故不需要测量空气柱的横截面积。
(2)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是在柱塞上涂上润滑油防止漏气，故A正确；若急速推拉柱塞，则有可能造成温度变化，所以应缓慢推拉柱塞，故B错误；手握紧柱塞会导致温度的变化，故C错误；柱塞移至某位置时，应等状态稳定后，记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值，故D错误。
(3)气体温度不变，由玻意耳定律得pV=c，整理得p=c，c由气体的质量和温度决定，图像向下弯曲，即斜率k=c减小，可能是气体温度降低或漏气造成的，故选B、C。
13.(10分)(2024·广东省模拟)现有一辆气罐车能承受的最大压强是33p0，某次在温度为7 ℃时气罐车内部气体的压强为21p0，已知气罐车的总体积为V，p0为大气压强，且T=273+t，求：
(1)(5分)该辆气罐车能够承受的最大温度；
(2)(5分)用该气罐车给体积为0.01V的气瓶充气，充好气后气瓶的压强为10p0，充气过程温度不变，能充多少瓶气。
答案　(1)167 ℃　(2)110
解析　(1)由查理定律得：=
其中p1=21p0，T1=273+t1=280 K，p2=33p0，联立解得T2=440 K
根据T2=273+t2可得该辆气罐车能够承受的最大温度为：t2=167 ℃
(2)设充气过程温度不变，能充n瓶气，由玻意耳定律可知p1V=p3V+np3V'
其中p3=10p0，V'=0.01V
联立解得：n=110
14.(12分)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为：
①CN；
②NC+X
(1)(2分)写出原子核X的元素符号、质量数和核电荷数；
(2)(4分)已知原子核H的质量分别为mH =1.007 8 u，mC = 12.000 0 u，mN=13.005 7 u。1 u相当于931 MeV的能量。求每发生一次上述聚变反应①所释放的核能(结果保留三位有效数字)；
(3)(6分)用上述辐射中产生的波长为λ = 4 × 10-7 m的单色光去照射逸出功为W0=3.0×10-19 J的金属材料铯时，通过计算判断能否发生光电效应？若能，求出产生的光电子的最大初动能(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，光在真空中的速度c=3×108 m/s，结果保留三位有效数字)。
答案　(1He　(2)1.96 MeV　(3)能发生光电效应　1.97×10-19 J
解析　(1)根据核反应前后电荷数守恒可得出X元素的电荷数为2，
根据核反应前后质量数守恒可得出X元素的质量数为4，则X为He。
(2)由题知，质量亏损为
Δm = mH+mC-mN=0.002 1 u，
ΔE=Δm×931 MeV≈1.96 MeV
(3)根据波长和能量的关系有E=h
解得E≈4.97×10-19 J，E>W0，
所以能发生光电效应。
光电子的最大初动能Ek=hν-W0=h-W0
解得Ek=1.97×10-19 J。
15.(14分)某孵化设备制造厂出厂了一些小鸡孵化器，当孵化器内部的温度和相对湿度适合时才能孵化出小鸡。一次在检测孵化器内部性能时，工作人员往孵化器中加入一定质量的某种气体后密封，然后进行一系列操作使气体依次经历A→B→C→A的三个阶段。该过程的p-T图像可简化成如图，已知pA=0.8×105 Pa，TA=300 K，VC=0.12 m3，TC=360 K。孵化器中的气体可视为理想气体。求：
(1)(4分)pB的大小；
(2)(10分)若B→C过程中气体对外界做功2 000 J，则气体从A→B→C→A的整个过程中是吸热还是放热？吸收或者放出的热量是多少？
答案　(1)9.6×104 Pa　(2)吸热　400 J
解析　(1)由题意可知A→B的过程为等容变化，由查理定律得=
又TB=TC，解得pB=9.6×104 Pa。
(2)C→A的过程为等压变化，由盖—吕萨克定律得=
解得VA=0.1 m3
C→A的过程，外界对气体做功为
WCA=pC(VC-VA)=1 600 J
A→B的过程，外界对气体不做功，WAB=0
气体从A→B→C→A的整个过程W=WAB+WBC+WCA=-2 000 J+1 600 J=-400 J
由热力学第一定律得ΔU=W+Q
又温度不变，ΔU=0
解得Q=400 J
所以，气体从A→B→C→A的整个过程吸热，吸收的热量为400 J。
答案精析
1.B　［普朗克第一次提出了能量量子化理论，A错误；爱因斯坦通过光电效应现象，提出了光子说，B正确；贝可勒尔没有发现质子和中子，C错误；德布罗意大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性，D错误。］
2.B　［云母片沿各个方向上的导热性能是不相同的，叫作各向异性，选项A错误；毛细现象是液体的浸润(或不浸润)与表面张力共同作用的结果，选项B正确；两端开口的细玻璃管竖直插入水中，由于毛细现象，且水浸润玻璃，则管内水面比管外水面高，选项C错误；彩色液晶显示器能够显示彩色，是因为液晶的光学性质具有各向异性的特点，选项D错误。］
3.C　［光电效应现象说明光具有粒子性，康普顿效应也说明了光具有粒子性，故A错误；比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故B错误；氢原子吸收或辐射光子的频率条件是hν=En-Em(m4.D　［由题图甲知，①中速度大的分子占据比例较大，说明①对应的平均动能较大，故①对应的温度较高，故A错误；由题图甲可知，在两种不同情况下曲线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，故B错误；由题图乙可知，当分子间的距离从r2逐渐减小为r1时，分子力先为引力后为斥力，分子力先做正功再做负功，故C错误；当分子间的距离从r2逐渐减小为r0时，分子力为引力，分子力做正功，分子势能不断减小，故D正确。］
5.C　［钍核包含有90个质子，而其质量数等于质子数与中子数之和，则可知其中子数为232-90=142(个)，故A错误；铅核比钍核稳定，因此钍核的比结合能小于铅核的比结合能，故B错误；钍核变为铅核，核子总数减少了24，说明发生了6次α衰变，同时将导致质子数减少12，实际质子数减少了8，说明还发生了4次β衰变，故C正确；钍核为天然放射性元素，其能自发进行衰变，而自发进行的衰变反应都是释放核能的反应，故D错误。］
6.A　［根据题意可知，极光是由分子和原子从高能级向低能级跃迁时产生的，故A正确；由玻尔原子理论可知，大气层中的分子和原子只能吸收特定大小的能量发生跃迁，而不是任意大小的能量，故B错误；根据题意，由公式c=λν可得，深红色极光的频率约为ν== Hz≈4.8×1014 Hz，故C错误；对极光进行光谱分析可以推测地球大气的物质组成，无法推测太阳的物质组成，故D错误。］
7.D　［状态a与状态b的温度相同，理想气体忽略分子势能，则内能相同，故A错误；状态a到状态b温度不变，压强增大，则体积减小，所以在状态a分子的密集程度小于在状态b的密集程度，故B错误；
在a→b过程中，体积减小，外界对气体做功为Wab=(Va-Vb)，在b→c过程中，压强不变，温度升高，则体积增大，外界对气体做功为Wbc=-pb(Vc-Vb)，在c→a过程，体积不变，外界对气体做功为零，则有Va=Vc，由于0，即气体从外界吸热，故D正确。］
8.AC
9.AD　［在题图甲中，与b光相比a的遏止电压更低，根据hν-W0=eUc可知a光的光子频率更低，又由于c=λν可知a光的波长比b光的大，故A正确；p=，由于a光的波长比b光的大，因此a光的光子动量比b光的光子动量小，故B错误；从n=4跃迁到n=2能级时发出的光子的能量E42=［-0.85-(-3.40)］eV=2.55 eV，从n=3跃迁到n=2能级时发出的光子的能量E32=［-1.51-(-3.40)］eV=1.89 eV，由于a光的光子频率低，能量小，而E42>E32，因此若a光是从n=4跃迁到n=2能级时发出的光，则b光不可能是从n=3跃迁到n=2能级时发出的光，C错误；用E=12.5 eV的电子去轰击基态的氢原子，由于ΔE41=-0.85 eV-(-13.6 eV)=12.75 eV>E，则电子可获得的能量最多可以跃迁到n=3的能级，向低轨道跃迁时，最多产生3种不同频率的光，3种光子的能量分别为ΔE1=E3-E2=-1.51 eV-(-3.40 eV)=1.89 eV，ΔE2=E2-E1=-3.40 eV-(-13.6 eV)=10.2 eV，ΔE3=E3-E1=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV，其中ΔE1对应的是可见光，故D正确。］
10.AC　［根据题意可知，两管粗细相同，初状态时左管内水银面比右管内水银面高Δh=4 cm，末状态时左、右管内水银面齐平，则左管内水银面向下移动的距离和右管内水银面向上移动的距离相等，均为2 cm，故A正确；根据题意可知，两管粗细相同，设管的横截面积为S，右管中气体初状态的压强为p1=p0+ρgΔh=80 cmHg，体积为V1=h2S，设末状态气体压强为p1'，体积为V1'=(h2-)S，由玻意耳定律有p1V1=p1'V1'，解得p1'=88 cmHg，由于末状态左、右管内水银面齐平，则末状态左管内气体压强为p2'=p1'=88 cmHg，设活塞向下移动的距离为Δh'，则体积为V2'=(h1+-Δh')S，由玻意耳定律有p0h1S=p2'(h1+-Δh')S，解得Δh'=8 cm，故B错误，C正确；假设环境温度降低后，水银面不变化，则两部分气体均做等容变化，Δp=p，由于稳定后左、右管内气体压强相等，温度相同，则温度降低，两管内压强减少量相等，则左、右管内气体压强仍相等，水银面不变，故D错误。］
11.(1)7×10-10　(2)①B　②偏大　(3)A
解析　(1)依题意，一滴溶液中纯油酸的体积为V=× mL=8×10-6 mL，单分子层油膜的面积为S=116×1×10-4 m2=1.16×10-2 m2，
油酸分子直径约为d=≈7×10-10 m
(2)①出现该图样的可能原因是痱子粉撒得太多，且厚度不均匀，故选B。
②依题意，油膜没有充分展开，对应的油膜面积偏小，根据d=，可知最终的测量结果将偏大。
(3)甲同学不小心把酒精倒多了一点，会导致油酸浓度比计算值小了一些，算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积比实际值大，由d=，可得最后所测的分子直径偏大，故A正确；乙同学拿错的注射器的针管比原来的粗，一滴油酸酒精溶液的实际体积变大，一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积变大，对应的油膜面积S变大，但体积V还是按原来细的算，由d=，可得最后所测的分子直径偏小，故B错误；丙同学把所有半格左右的油膜都算成了一格，计算出的油膜的面积S偏大，由d=，可得最后所测的分子直径偏小，故C错误。
12.(1)不需要　(2)A　(3)BC
解析　(1)横截面积相同，每一次体积的改变，只需要比较空气柱长度的变化即可，故不需要测量空气柱的横截面积。
(2)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是在柱塞上涂上润滑油防止漏气，故A正确；若急速推拉柱塞，则有可能造成温度变化，所以应缓慢推拉柱塞，故B错误；手握紧柱塞会导致温度的变化，故C错误；柱塞移至某位置时，应等状态稳定后，记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值，故D错误。
(3)气体温度不变，由玻意耳定律得pV=c，整理得p=c，c由气体的质量和温度决定，图像向下弯曲，即斜率k=c减小，可能是气体温度降低或漏气造成的，故选B、C。
13.(1)167 ℃　(2)110
解析　(1)由查理定律得：=
其中p1=21p0，T1=273+t1=280 K，p2=33p0，联立解得T2=440 K
根据T2=273+t2可得该辆气罐车能够承受的最大温度为：t2=167 ℃
(2)设充气过程温度不变，能充n瓶气，由玻意耳定律可知p1V=p3V+np3V'
其中p3=10p0，V'=0.01V
联立解得：n=110
14.(1He　(2)1.96 MeV　(3)能发生光电效应　1.97×10-19 J
解析　(1)根据核反应前后电荷数守恒可得出X元素的电荷数为2，
根据核反应前后质量数守恒可得出X元素的质量数为4，则X为He。
(2)由题知，质量亏损为
Dm = mH+mC-mN=0.002 1 u，
DE=Dm×931 MeV≈1.96 MeV
(3)根据波长和能量的关系有E=h
解得E≈4.97×10-19 J，E>W0，
所以能发生光电效应。
光电子的最大初动能Ek=hν-W0=h-W0
解得Ek=1.97×10-19 J。
15.(1)9.6×104 Pa　(2)吸热　400 J
解析　(1)由题意可知A→B的过程为等容变化，由查理定律得=
又TB=TC，解得pB=9.6×104 Pa。
(2)C→A的过程为等压变化，
由盖—吕萨克定律得=
解得VA=0.1 m3
C→A的过程，外界对气体做功为
WCA=pC(VC-VA)=1 600 J
A→B的过程，外界对气体不做功，WAB=0
气体从A→B→C→A的整个过程W=WAB+WBC+WCA=-2 000 J+1 600 J=-400 J
由热力学第一定律得ΔU=W+Q
又温度不变，ΔU=0
解得Q=400 J
所以，气体从A→B→C→A的整个过程吸热，吸收的热量为400 J。(共50张PPT)
模块综合试卷
一、单项选择题
1.在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。下列表述符合物理学史实的是
A.汤姆孙为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论
B.爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说
C.贝可勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核是由质子和中子组成的
D.玻尔大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性
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普朗克第一次提出了能量量子化理论，A错误；
爱因斯坦通过光电效应现象，提出了光子说，B正确；
贝可勒尔没有发现质子和中子，C错误；
德布罗意大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性，D错误。
2.下列说法正确的是
A.云母片沿各个方向上的导热性能是不相同的，叫作各向同性
B.毛细现象是液体的浸润(或不浸润)与表面张力共同作用的结果
C.两端开口的细玻璃管竖直插入水中，管内水面与管外水面一定是相平的
D.彩色液晶显示器能够显示彩色，是因为液晶的光学性质具有各向同性
的特点
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云母片沿各个方向上的导热性能是不相同的，叫作各向异性，选项A错误；
毛细现象是液体的浸润(或不浸润)与表面张力共同作用的结果，选项B正确；
两端开口的细玻璃管竖直插入水中，由于毛细现象，且水浸润玻璃，则管内水面比管外水面高，选项C错误；
彩色液晶显示器能够显示彩色，是因为液晶的光学性质具有各向异性的特点，选项D错误。
3.关于原子结构、原子核的组成与性质的认识，下列说法正确的是
A.光电效应现象说明了光具有粒子性，康普顿效应说明了光具有波动性
B.结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
C.氢原子吸收或辐射光子的频率条件是hν=En-Em(mD.β衰变中释放的电子是原子的核外电子电离产生的
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光电效应现象说明光具有粒子性，康普顿效应也说明了光具有粒子性，故A错误；
比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故B错误；
氢原子吸收或辐射光子的频率条件是hν=En-Em(mβ衰变中释放的电子是原子的核内一个中子转化为质子和一个电子，故D错误。
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4.(2023·深圳市高二期中)关于分子动理论，下列说法正确的是
A.图甲中，状态① 的温度比状态②的
温度低
B.图甲中，两条曲线如果完整，下方
的面积不相等
C.由图乙可知，当分子间的距离从r2
逐渐减小为r1时，分子力做正功
D.由图乙可知，当分子间的距离从r2逐渐减小为r0时，分子势能不断减小
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由题图甲知，①中速度大的分子占据比例较大，说明①对应的平均动能较大，故①对应的温度较高，故A错误；
由题图甲可知，在两种不同情况下
曲线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，故B错误；
由题图乙可知，当分子间的距离从r2逐渐减小为r1时，分子力先为引力后为斥力，分子力先做正功再做负功，故C错误；
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当分子间的距离从r2逐渐减小为r0时，分子力为引力，分子力做正功，分子势能不断减小，故D正确。
5.(2024·广东省模拟)我国造船厂正式发布全球首型、世界最大核动力集装箱船型设计，它采用了第四代钍基堆型熔盐反应堆，具有更高的安全性、更少的核废料、更长的使用寿命和更广泛的能源应用前景。在该反应堆中，钍Th)核经过一系列的衰变最终变成了铅Pb)核，下列说法正确的是
A.钍核包含有90个质子和140个中子
B.钍核的比结合能大于铅核的比结合能
C.钍核衰变为铅核经历了6次α衰变和4次β衰变
D.钍核衰变为铅核需要吸收能量
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钍核包含有90个质子，而其质量数等于质子数与中子数之和，则可知其中子数为232-90=142(个)，故A错误；
铅核比钍核稳定，因此钍核的比结合能小于铅核的比结合能，故B错误；
钍核变为铅核，核子总数减少了24，说明发生了6次α衰变，同时将导致质子数减少12，实际质子数减少了8，说明还发生了4次β衰变，故C正确；
钍核为天然放射性元素，其能自发进行衰变，而自发进行的衰变反应都是释放核能的反应，故D错误。
6.太阳发射出的高能带电粒子击穿大气层，并与大气中的分子和原子相碰撞，使被撞击的分子和原子处于激发状态，恢复常态时，其激发的能量就以光能的形式发射出来，从而形成了绚丽多彩的极光。受大地磁爆影响，2023年12月1日北京上空罕见地出现了极光，已知此次出现的深红色极光波长约为630 nm，真空中的光速为3×108 m/s，则
A.极光是由分子和原子从高能级向低能级跃迁时产生的
B.大气层中的分子和原子可以吸收任意大小的能量发生跃迁
C.深红色极光的频率约为4.8×1011 Hz
D.对极光进行光谱分析可以推测太阳的物质组成
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根据题意可知，极光是由分子和原子从高能级向低能级跃迁时产生的，故A正确；
由玻尔原子理论可知，大气层中的分子和原子只能吸收特定大小的能量发生跃迁，而不是任意大小的能量，故B错误；
根据题意，由公式c=λν可得，深红色极光的频率约为ν= Hz≈4.8×1014 Hz，故C错误；
对极光进行光谱分析可以推测地球大气的物质组成，无法推测太阳的物质组成，故D错误。
7.(2023·广州市高二期中)一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到状态a，其p-T图像如图所示，则该气体
A.在状态a的内能小于在状态b的内能
B.在状态a分子的密集程度大于在状态b的密集程度
C.在a→b→c过程中，外界对气体做功为0
D.由状态a经历三个过程后再回到状态a的过程中，
气体从外界吸热
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状态a与状态b的温度相同，理想气体忽略分子势能，则内能相同，故A错误；
状态a到状态b温度不变，压强增大，则体积减小，所以在状态a分子的密集程度小于在状态b的密集程度，故B错误；
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在a→b过程中，体积减小，外界对气体做功为Wab=(Va-Vb)，在b→c过程中，压强不变，温度升高，则体积增大，外界对气体做功为Wbc=-pb(Vc-Vb)，在c→a过程，体积不变，外界对气体做功为零，则有Va=Vc，由于由状态a经历三个过程后再回到状态a的过程中，ΔU=0，由热力学第一定律ΔU=W+Q可知Q>0，即气体从外界吸热，故D正确。
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二、多项选择题
8.(2021·天津卷)列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关，车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振，空气弹簧主要由活塞、气缸及内封的一定质量的气体构成。上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振动，上下乘客时气缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换。若气缸内气体视为理想气体，在气体压缩的过程中
A.上下乘客时，气体的内能不变 B.上下乘客时，气体从外界吸热
C.剧烈颠簸时，外界对气体做功 D.剧烈颠簸时，气体的温度不变
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9.a、b两种可见光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系如图甲所示。图乙为氢原子能级图，已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间，下列说法正确的是
A.a光的波长比b光的大
B.a光的光子动量比b光的光子动量大
C.若a光是从n=4跃迁到n=2能级时发
出的光，则b光可能是从n=3跃迁
到n=2能级时发出的光
D.用大量的E=12.5 eV的电子去轰击基态的氢原子，最多只能得到一种可见光
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在题图甲中，与b光相比a的遏止电压更低，根据hν-W0=eUc可知a光的光子频率更低，又由于c=λν可知a光的波长比b光的大，故A正确；
p=，由于a光的波长比b光的大，因此a光的光子动量比b光的光子动量小，故B错误；
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从n=4跃迁到n=2能级时发出的光子的能量E42=［-0.85-(-3.40)］eV=2.55 eV，从n=3跃迁到n=2能级时发出的光子的能量E32=［-1.51-(-3.40)］eV=1.89 eV，由于a光的光子频率低，能量小，而E42>E32，因此若a光是从n=4跃迁到n=2能级时发出的光，则b光不可能是从n=3跃迁到n=2能级时发出的光，C错误；
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用E=12.5 eV的电子去轰击基态的氢原子，由于ΔE41=-0.85 eV-(-13.6 eV)
=12.75 eV>E，则电子可获得的能量最多可以跃迁到n=3的能级，向低轨道跃迁时，最多产生3种不同频率的光，3种光子的能量分别为
ΔE1=E3-E2=-1.51 eV-(-3.40 eV)
=1.89 eV，
ΔE2=E2-E1=-3.40 eV-(-13.6 eV)
=10.2 eV，
ΔE3=E3-E1=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV，
其中ΔE1对应的是可见光，故D正确。
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10.如图所示，粗细相同、导热良好的薄壁U形管左管开口竖直向上，管中装有水银，左管内水银面比右管内水银面高Δh=4 cm，左管内水银面到管口的距离h1=44 cm，右管内封闭的空气柱长度h2=22 cm。现用横活塞把开口端封住，并缓慢推动活塞，使左、右管内水银面平齐。已知大气压强恒为p0=76 cmHg，活塞可沿左管壁无摩擦地滑动，推动过程中气体温度始终不变，
下列说法正确的是
A.左管内水银面向下移动的距离为2 cm
B.活塞向下移动的距离为6 cm
C.稳定后右管中气体的压强为88 cmHg
D.稳定后固定活塞，若环境温度缓慢降低，则左管内水银面逐渐高于右管内水银面
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根据题意可知，两管粗细相同，初状态时左管内水银面比右管内水银面高Δh=4 cm，末状态时左、右管内水银面齐平，则左管内水银面向下移动的距离和右管内水银面向上移动的距离相等，均为2 cm，故A正确；
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根据题意可知，两管粗细相同，设管的横截面积为S，右管中气体初状态的压强为p1=p0+ρgΔh=80 cmHg，体积为V1=h2S，设末状态气体压强为p1'，体积为V1'=(h2-)S，由玻意耳定律有p1V1=p1'V1'，解得p1'=88 cmHg，
由于末状态左、右管内水银面齐平，则末状态左管内气体压强为p2'=p1'=88 cmHg，设活塞向下移动的距离为Δh'，则体积为V2'=(h1+-Δh')S，由玻意耳定律有p0h1S=
p2'(h1+-Δh')S，解得Δh'=8 cm，故B错误，C正确；
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假设环境温度降低后，水银面不变化，则两部分气体均做等容变化，Δp=p，由于稳定后左、右管内气体压强相等，温度相同，则温度降低，两管内压强减少量相等，则左、右管内气体压强仍相等，水银面不变，故D错误。
三、非选择题
11.在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中，小娜和小问同学组成的小组具体操作如下：
①取纯油酸0.1 mL注入500 mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到500 mL的刻度为止，摇动容量瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；
②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到1.0 mL为止，共滴了25滴；
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③在边长约30 cm的浅盘内注入约2 cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴油酸酒精溶液，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，可以清楚地看出油膜轮廓；
④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油膜的轮廓；
⑤将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图
所示，可以数出轮廓范围内小方格的个数，小方
格的边长为L=1 cm。
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(1)根据该小组的实验数据，可估算出油酸分子的直径约为　　　　　 m(结果保留一位有效数字)。
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7×10-10
依题意，一滴溶液中纯油酸的体积为V= mL
=8×10-6 mL，单分子层油膜的面积为S=116×1×
10-4 m2=1.16×10-2 m2，
油酸分子直径约为d=≈7×10-10 m
(2)某次实验时，小娜同学滴下油酸酒精溶液后，痱子粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案，导致油膜没有充分展开。
①出现该图样的可能原因是　　(选填选项前的字母)。
A.浅盘中装的水量太多
B.痱子粉撒得太多，且厚度不均匀
C.浅盘太小导致油酸无法形成单分子层油膜
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出现该图样的可能原因是痱子粉撒得太多，且厚度不均匀，故选B。
②若用此油膜作为依据进行估测，则最终的测量结果将　　　(选填“偏大”“偏小”或“无影响”)，经过评估，该小组决定重做实验。
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偏大
依题意，油膜没有充分展开，对应的油膜面积偏小，根据d=，可知最终的测量结果将偏大。
(3)实验中总会有各种意外，小问同学就在实验时细心地发现三位同学各有一个操作失误，其中导致最后所测分子直径偏大的是　　(选填选项前的字母)。
A.甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点
B.乙同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错
了一个注射器取一滴溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原
来的粗
C.丙同学计算油膜面积时，把所有半格左右的油膜都算成了一格
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甲同学不小心把酒精倒多了一点，会导致油酸浓度比计算值小了一些，算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积比实际值大，由d=，可得最后所测的分子直径偏大，故A正确；
乙同学拿错的注射器的针管比原来的粗，一滴油酸酒精溶液的实际体积变大，一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积变大，对应的油膜面积S变大，但体积V还是按原来细的算，由d=，可得最后所测的分子直径偏小，故B错误；
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丙同学把所有半格左右的油膜都算成了一格，计算出的油膜的面积S偏大，由d=，可得最后所测的分子直径偏小，故C错误。
12.(2023·东莞市高二期末)某实验小组用如图甲所示装置探究气体做等温变化的规律。已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部(未在图中标明)。从压力表
上读取空气柱的压强，从注射器旁的刻
度尺上读取空气柱的长度。
(1)实验时，为判断气体压强与体积的关
系，　　　　(填“需要”或“不需要”)
测出空气柱的横截面积；
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不需要
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横截面积相同，每一次体积的改变，只需要比较空气柱长度的变化即可，故不需要测量空气柱的横截面积。
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(2)关于该实验，下列说法正确的是　　；
A.为避免漏气，可在柱塞上涂抹适量润滑油
B.实验中应快速推拉柱塞，以免气体进入或
漏出注射器
C.为方便推拉柱塞，应用手握紧注射器再推
拉柱塞
D.柱塞移至某位置时，应快速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的
压强值
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A
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为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是在柱塞上涂上润滑油防止漏气，故A正确；
若急速推拉柱塞，则有可能造成温度变化，所以应缓慢推拉柱塞，故B错误；
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手握紧柱塞会导致温度的变化，故C错误；
柱塞移至某位置时，应等状态稳定后，记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值，故D错误。
(3)测得注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后，以p为纵轴、为横轴，作出图像如图乙所示。图像向下
弯曲的可能原因有　　　。
A.实验过程中有进气现象
B.实验过程中有漏气现象
C.实验过程中气体温度降低
D.实验过程中气体温度升高
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BC
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气体温度不变，由玻意耳定律得pV=c，整理得p=c，c由气体的质量和温度决定，图像向下弯曲，即斜率k=c减小，可能是气体温度降低或漏气造成的，故选B、C。
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13.(2024·广东省模拟)现有一辆气罐车能承受的最大压强是33p0，某次在温度为7 ℃时气罐车内部气体的压强为21p0，已知气罐车的总体积为V，p0为大气压强，且T=273+t，求：
(1)该辆气罐车能够承受的最大温度；
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答案　167 ℃
由查理定律得：
其中p1=21p0，T1=273+t1=280 K，p2=33p0，联立解得T2=440 K
根据T2=273+t2可得该辆气罐车能够承受的最大温度为：t2=167 ℃
(2)用该气罐车给体积为0.01V的气瓶充气，充好气后气瓶的压强为10p0，充气过程温度不变，能充多少瓶气。
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答案　110
设充气过程温度不变，能充n瓶气，由玻意耳定律可知p1V=p3V+np3V'
其中p3=10p0，V'=0.01V
联立解得：n=110
14.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为：
①N；
②C+X
(1)写出原子核X的元素符号、质量数和核电荷数；
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答案　
根据核反应前后电荷数守恒可得出X元素的电荷数为2，
根据核反应前后质量数守恒可得出X元素的质量数为4，则X为He。
(2)已知原子核的质量分别为mH =1.007 8 u，mC = 12.000 0 u，mN=13.005 7 u。1 u相当于931 MeV的能量。求每发生一次上述聚变反应①所释放的核能(结果保留三位有效数字)；
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答案　
由题知，质量亏损为
Δm = mH+mC-mN=0.002 1 u，
ΔE=Δm×931 MeV≈1.96 MeV
(3)用上述辐射中产生的波长为λ = 4 × 10-7 m的单色光去照射逸出功为W0=3.0×10-19 J的金属材料铯时，通过计算判断能否发生光电效应？若能，求出产生的光电子的最大初动能(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，光在真空中的速度c=3×108 m/s，结果保留三位有效数字)。
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根据波长和能量的关系有E=h
解得E≈4.97×10-19 J，E>W0，
所以能发生光电效应。
光电子的最大初动能Ek=hν-W0=h-W0
解得Ek=1.97×10-19 J。
15.某孵化设备制造厂出厂了一些小鸡孵化器，当孵化器内部的温度和相对湿度适合时才能孵化出小鸡。一次在检测孵化器内部性能时，工作人员往孵化器中加入一定质量的某种气体后密封，然后进行一系列操作使气体依次经历A→B→C→A的三个阶段。该过程的p-T图像可简化成如图，已知pA=0.8×105 Pa，TA=300 K，VC=0.12 m3，TC=360 K。孵化器中的气体可视为理想气体。求：
(1)pB的大小；
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由题意可知A→B的过程为等容变化，
由查理定律得
又TB=TC，解得pB=9.6×104 Pa。
(2)若B→C过程中气体对外界做功2 000 J，则气体从A→B→C→A的整个过程中是吸热还是放热？吸收或者放出的热量是多少？
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C→A的过程为等压变化，由盖—吕萨克定律得
解得VA=0.1 m3
C→A的过程，外界对气体做功为
WCA=pC(VC-VA)=1 600 J
A→B的过程，外界对气体不做功，WAB=0
气体从A→B→C→A的整个过程W=WAB+WBC+WCA=-2 000 J+1 600 J=-400 J
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由热力学第一定律得ΔU=W+Q
又温度不变，ΔU=0
解得Q=400 J
所以，气体从A→B→C→A的整个过程吸热，吸收的热量为400 J。

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